非易失性存儲(chǔ)器的能耗研究.pdf

1、新型可字節(jié)尋址的非易失性存儲(chǔ)器(NVM)，例如相變存儲(chǔ)器(PhaseChangeMemory，PCM)在低能耗、高密度、就地更新數(shù)據(jù)等方面擁有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是由于NVM具有讀寫不對稱性特點(diǎn)，即寫操作的代價(jià)要比讀操作代價(jià)高許多倍，從而造成較高的寫能耗，阻礙NVM的進(jìn)一步發(fā)展，因此減少NVM的能耗是NVM在市場中能夠廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要前提步驟。而非易失性存儲(chǔ)器的能耗大部分集中在寫NVM操作上，所以在設(shè)計(jì)節(jié)能的NVM系統(tǒng)中，最大的挑戰(zhàn)就是如何

2、減少NVM上的寫操作次數(shù)。與閃存不同，PCM等非易失性存儲(chǔ)器的比特可變換特點(diǎn)使得PCM在更新數(shù)據(jù)時(shí)不需要先進(jìn)行擦除整塊數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行更新數(shù)據(jù)操作，也就是只更新與輸入數(shù)據(jù)不一致的比特位，不需要更新與輸入數(shù)據(jù)一樣的比特位。因此，我們可以基于NVM的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)再結(jié)合相應(yīng)的方法就可以達(dá)到節(jié)省能耗的效果。
　　本文提出了一種基于內(nèi)容感知的寫機(jī)制(CA-NVM)來減少基于NVM輔助存儲(chǔ)器的能耗。其核心思想就是基于NVM的文件系統(tǒng)在進(jìn)行I/O數(shù)

3、據(jù)寫入時(shí)，找一個(gè)與I/O寫請求頁內(nèi)容相似空閑數(shù)據(jù)頁作為待寫數(shù)據(jù)頁，如果兩個(gè)頁內(nèi)容具有較高的相似度，那么請求頁數(shù)據(jù)內(nèi)容寫入到空閑頁上時(shí)需要更新的比特位將會(huì)較少，達(dá)到減少寫次數(shù)的目的，從而相應(yīng)的減少了NVM存儲(chǔ)器的寫能耗。為了加速選擇與請求頁相似的空閑頁過程，本文引用了采樣機(jī)制，即分別從空閑頁和請求頁中取出部分樣品，然后對樣品進(jìn)行比較分析，得到一個(gè)較優(yōu)的空閑頁作為請求頁的待寫數(shù)據(jù)頁。由于基于NVM的輔助存儲(chǔ)器的空閑頁數(shù)量基數(shù)龐大且所處物理位